舰船主锅炉水位的测量

　　舰船主锅炉由于受到舰船航行情况的影响，经常处于倾斜和摇摆状态下运行，其水位测量若采用陆上锅炉常用的测量方法，忽略倾斜和摇摆的影响，从实际运行情况发现，会使水位测量产生很大的误差，严重时甚至会出现测量错误，结果造成锅炉给水调节阀的大范围开关误动作及锅炉实际水位的大范围波动。给水调节阀的大范围开关动作，还会引起给水压力的大幅度波动，从而导致汽轮给水机组转速的波动，甚至会出现给水机组超速事故，这是系统运行所不允许的。为了避免上述一系列不良后果的发生，必须消除或尽可能减少锅炉在倾斜或摇摆状态下运行时水位测量的偏差。为此，本文介绍一种采用两只平衡容器取平均值来测量锅炉水位的方法。该测量方法可以减少锅炉水位测量的误差。另外，由于饱和水及饱和蒸汽的密度随压力而变化影响锅炉水位的测量，对差压法提出了用非线性校正法替代传统线性校正法进行测量。

　　2水位测量锅炉水位通常采用差压法进行测量，其原理图如所示，双室平衡容器的作用就是人为地设置一个水位，即基准水位，使变送器负压室的压力固定下来。所谓差压法测量水位就是通过测量变水位与定水位导管输入到变送器正负压室之间的压力差来实现。中在水位低点处定水位和变水位导管中的压力分别为：P负=P汽+H°Y炉其中：：汽：锅筒内蒸汽压力（g/cm2）Y炉：锅筒内水的密度（/cm3）7汽：锅筒内蒸汽的密度（/cm3 H双室平衡容器中定水位高点A到低测量水位起点的距离（cm）h：锅炉水位输入变送器的差压因为H>h，所以式0，在这种情况下，为了信号能取出来，只有将变送器的正压室3接在定水位管上，负压室接在变水位1一锅炉上锅筒；2―双室平衡容器；3―差压变H送器；4―连通锅筒与平衡容器的汽空间平衡导压管上，可管；5―连通锅筒水空间的变水位管；6―定水是又出现另位管。一个问题，当差压法测量锅炉水位原理图h逐渐增高时，Ap减小，然而人们日常所习惯的信号是Ap值随着实际水位增高而增大，随其降低而减小。为符合这种状况，变送器采用负迁移，用来抵消H.（Y炉一Y汽）这个不平衡力，而导压管仍按正常的方式接在变送器的正、负压室上，通常称负迁移量为其数值大小可由下式分析得知。

　　（/炉一7汽）一B=0则B=H.（Y炉一Y汽）于是AP=h.（Y炉一Y汽）由式⑴可知：从可见锅炉水位h是变送器所接受的差压信号AP的一次函数，从又可见AP又是定水位高点A与锅筒中的液位之间的距离hi的一次函数。说明h是hi的一次函数。当锅炉随舰船摇摆时如所示，为顺时针摆a角，此时锅筒内的水位并未发生变化，但hi却随摆角a变化而变化，即实测水位随摆角a的变化而改变。下面分析hi与摆角a的关系。

　　由于锅筒的对称性，锅炉按摇摆时，其锅筒中的水位与锅筒中心点0的距离h2始终保持不变。因为hi=h2+h3，而h2不随a角而变化，这样只有A点所在水平面与0点所在水平面之间的距离h3随a角的变化而变化，因此只要确定h3与a与的关系，即可明确hi随a的变化关系。

　　首先选择一个平面直角座标系XOY，其原点在锅筒中心点0上，X轴水平，Y轴铅垂，该座标系不随舰船摇摆，将舰船的摇摆简化为A点在XOY座标系中绕座标原点0旋转，设旋转前A点的座标为（xi，yi），旋转a角后A点的座标为（x/，y/）。A点旋转a角前后座标有如下关系成立：式（4）中当顺时针旋转时a为正值，当逆时针旋转时a为负值。该式便是h3随摆角a的变化关系式，xi，yi在平衡容器安装位置确定后为已知常数，说明h3只受a变化的影响。下面分析h3受a变化的影响情况。

　　由平衡容器的安装位置确定，通常0<中　　是C截面周向速度图。在C截面上，周向速度分布是很相似的。从数值模拟结果可以看出，在叶片的压力面附近周向速度比较大，而吸力面附近和流道中部周向速度比较小。这与激光测量的结果是一致。

　　6结束语通过上述的比较可见，本文的三重网格法的计算结果与Denton三重网格法的计算结果是比较一致的。其中Denton教授的三重网格法很多年来在国际上被使用，可以说久经考验。本文作者的三重网格与Denton教授三重网格的数值计算结果很相似，这也证明了本文作者开发的多重网格法是有效的。此外，作者在中将作者多重网格法的计算结果与实验数据进行了对照，对照结果表明，作者的差分格式和多重网格法是成功的。

　　本文的计算表明，在保证相同的计算精度的前提下，本文的多重网格法的收敛速度比Denton教授的方法提高了一倍以上。这说明作者的多重网格法对于提高收敛速度也是很有效的。